초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 시멘트 기반 재료를 구성하는 다양한 구성입자들 사이에 작용하는 여러 형태의 상호작용력과 화학적 작용 등을 멀티스케일로 반영하는 통합적 유변특성 예측모델을 개발하고자 하였다. 멀티스케일링 기법을 적용하기 위하여 입자구성 레벨을 세 가지 수준(페이스트, 모르타르, 콘크리트)으로 나누고, 각각의 레벨에서의 유변특성을 순차적으로 파악하고 다양한 배합구성에 적용가능한 유변특성 모델식을 제시하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 다양한 결합재를 포함한 페이스트의 유변특성 예측모델 구축: 결

□ 연구개요
본 연구에서는 시멘트 기반 재료를 구성하는 다양한 구성입자들 사이에 작용하는 여러 형태의 상호작용력과 화학적 작용 등을 멀티스케일로 반영하는 통합적 유변특성 예측모델을 개발하고자 하였다. 멀티스케일링 기법을 적용하기 위하여 입자구성 레벨을 세 가지 수준(페이스트, 모르타르, 콘크리트)으로 나누고, 각각의 레벨에서의 유변특성을 순차적으로 파악하고 다양한 배합구성에 적용가능한 유변특성 모델식을 제시하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 다양한 결합재를 포함한 페이스트의 유변특성 예측모델 구축: 결합재로 사용되는 시멘트, 플라이애시, 고로슬래그, 실리카퓸에 대해 다양한 배합비에 따른 페이스트의 유변특성을 실험을 통해 평가하고, 그 결과로부터 유변특성 예측이 가능한 모델식을 항복응력과 소성점도에 대해 제시하였다. 모델식 내 결합재별로 입자간 상호작용력 및 입자특성을 나타내는 주요변수의 값을 실험결과를 토대로 결정하여 제시함으로써 다양한 결합재에 대한 유변특성 예측이 가능하게 하였다. 또한 2성분계 이상의 결합재를 사용한 페이스트에 대해서도 사용가능한 주요변수의 평가에 대한 방법도 제시하여 적용성을 확보하였다.
(2) 골재의 충전밀도를 고려한 모르타르 및 콘크리트의 유변특성 예측모델 구축: 페이스트의 유변특성을 바탕으로 멀티스케일링 기법을 적용하여 모르타르 및 콘크리트의 유변특성을 단계별로 평가할 수 있는 항복응력 및 소성점도 모델식을 직접 실험결과 및 기존 연구자의 실험결과를 바탕으로 제시하였으며, 잔골재 또는 굵은골재의 상대충전밀도(Φ/Φm) 및 고유점도계수를 주된 모델링 변수로 고려하였다.
(3) 화학혼화제 및 보강섬유 혼합 모르타르 및 콘크리트의 유변특성 예측모델 개발: 이론적 근거에 따라 유변특성 예측이 가능한 강섬유 혼합 모르타르에 대해 유변특성 모델식을 제시하였다. 강섬유 혼입의 영향을 섬유혼입률 및 섬유의 형상 특성을 고려하는 형태로 모델식에 반영하였다. 화학혼화제의 경우에는 제조사 및 구성성분에 따른 영향이 크기 때문에 실험결과로부터 페이스트 또는 모르타르의 유변특성에 기반한 멀티스케일링 기법보다는 페이스트 수준에서 화학혼화제가 입자간 상호작용력에 미치는 영향을 정량적으로 반영하는 것이 합리적이라는 방법론을 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 다양한 형태의 시멘트 기반 재료의 배합설계에 대해 예상되는 유변학적 특성을 제시할 수 있는 유변특성 통합모델을 개발하였다. 개발된 멀티스케일링 기법을 활용한 유변특성 예측모델은 광범위한 스펙트럼의 시멘트 기반 재료의 컨시스턴시, 재료분리저항성, 작업성, 응결시간 등의 굳지 않은 상태의 성질을 예측하고 소요의 성능을 확보하는 시멘트 기반 재료의 배합설계를 가능하게 할 것이다. 그리고 섬유보강 시멘트 복합체의 섬유 분산성 및 방향성 등에 영향을 미치는 매트릭스의 유변특성으로부터 섬유의 분포특성을 평가 또는 예측할 수 있도록 하여 과학적인 배합설계를 가능하게 할 것이다. 또한 3D 프린팅 시멘트 재료와 같은 향후 개발될 다양한 새로운 콘크리트의 배합설계에도 매우 효율적인 수단으로 활용될 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구개발의 목적 및 필요성 ... 4
• (2) 연구개발의 목표 및 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 25